探讨建筑结构优化设计的重要性

摘    要：改革开放以来，不断推进人们生活水平的提升，人们对自身工作生活环境的要求也越来越高，这也给建筑结构设计工作带去了新的挑战，原有的设计方式已经不符合时代发展需求了。在这种背景下，相关设计人员必须转变自身的工作观念，严格按照相应优化设计原则采用更为科学合理的方式展开工作，这样才可以有效提升结构设计水平，为人们打造更为优秀的工作生活环境。

关键词：建筑结构;优化设计;重要性

1  引言

因为是每个人生活需求不可缺少的重要组成部分，人们的生活是离不开住宅的，所以建筑显得很重要，高品质的建筑也是未来行业发展所必须的。如何让人们对结构设计更满意是当下行业要优先考虑的问题，让有限的空间最大程度的被利用，同时也是节约了可利用能源的浪费。

2  建筑结构优化设计的重要性

2.1   降低建筑工程的施工成本

建筑结构设计与建筑楼层的高度、楼层之间存在密切的关系，因为建筑工程的施工成本会影响建筑的楼层数，由于建筑的楼层数不同，建筑工程的施工成本也不同。因为建筑的屋顶成本是不变的，所以设计人员在设计建筑时，为了减少工程成本，就需要改变建筑工程的楼层数，这样建筑成本也会有所降低。建筑需要保证其稳定性，当的楼层数变多时，建筑的成本也有所增加。而在建筑中优化技术，可以将楼层根据其实际需求增加到固定的数值，以保证建筑的工程成本有所降低。

2.2  优化建筑设施

建筑设计与建筑设备之间同样存在着关系，在建筑设计中，其中较为重要的一项是优化建筑设备，建筑设备的优化可以为建筑设计人员和使用人员提供更多的便利，在建筑设计中，建筑设备包括电力设备、管道设施等。随着建筑数量的逐渐增多，电力设备与管道设施的设计更加复杂，而且数量更多，这些都会使得建筑设备成本费用的增加，保证建筑主体结构的安全稳定。

2.3  提高建筑的安全性

建筑设计还包括对建筑的外观进行设计，建筑的设计包括矩形设计、圆形设计等，如果建筑物面积确定，那么采用圆形或矩形设计将有利于建筑成本的降低，减少建筑的面积，降低装饰费用，保证建筑的稳定性，提高建筑的安全性[1]。

2.4   改善建筑的功能

为提升整体建筑结构的质量，使建筑协调统一，且更具有实用性和外观的美观性，必须做好设计阶段的方案设计。通过设计优化及时改进方案中的不足之处并加以完善，可有效改善建筑的功能，使打造出来的建筑更符合宜居的特点。如住宅中通过合理地布置剪力墙与梁，可以方便住户后期改造，实现设计和使用很好的结合。

3  建筑结构设计的优化措施

3.1  优化计算方案

在当前这个新的发展时代，要想更加高效的完成建筑设计优化工作，提升优化结果的科学性。设计师应该以建筑结构的可靠性为基础，对优化设计里面存在的非线性、约束性优化问题以及对应的变量参数进行全面的考量分析，从而顺利完成无约束以及约束优化问题的转化工作[2]。除此之外，设计人员该应该综合考虑工程实际情况选择更为科学合理的计算方法，进而使计算结果的精确度得到更大程度提升，为设计方案的优化工作提供更为真实可靠的数据支持。

3.2  地基结构设计中的优化

在土木建筑的地基设计过程中，设计部门的工作人员需要对现场进行实地勘测，根据相应的地质报告以及工程的主要信息，来确定在施工过程中建筑物的自重以及外界施加的壓力，从而确定它的荷载范围，由专业的工作人员进行底面积的测绘以及计算，保证地基设计过程中的稳定性，避免由于外界压力导致沉降不均匀的现象发生。其次，还应该考虑在设计过程中的施工技术以及材料，以具体的工程为准，选择合适的地基处理技术，通常来说包括独立地基、浅地基以及深地基和桩基等，在材料的选择中，也要保证材料的强度等级，确定它的主要性能，保证在施工过程中的质量问题，对可能用到的钢筋进行计算，从地基的内部预应力进行考虑[3]。另外，在地基压实的设计工作中，尽可能保证材料上的稳定性，避免选择类似于软土性能的材料，避免材料自身存在压缩或者膨胀的现象，注意结构上的紧密性。

3.3  抗震设计中的优化

在土木建筑的抗震结构设计过程中，应该注意设计过程中计算数据的准确性，保证承重柱中横截面积达到一定的标准，在施工之前要进行预应力方面的测验，保证它可以承受住一定范围的外界作用力。其次，在设计过程中，要保证支柱、剪力墙以及横梁之间达到了一定的平衡，在设计过程中避免刚度太强，要具有一定的变性能力，可以根据外力作用来调节自身的承受能力，对剪力墙进行有效的保护，提高建筑本身的抗震能力。另外，还应该对照国家标准规定的抗震等级进行设计，在实际的设计过程中，由于工程环境以及外力的影响，通常来说，抗震等级都会比规定的标准高一点，为了保证建筑在作用力下也能保持相应的延展性和承载能力，这就要求设计师在设计过程中需要注意钢筋中的结构配比以及和混凝土之间形成的作用力，从而保证对抗震安全的有效性。

3.4  结构施工图设计中的优化

在结构图纸的设计过程中，设计师需要从图纸的应用角度来进行考虑，保证设计图纸的完整性，准确性以及灵活性。首先，在图纸设计过程中，设计师应该明确建筑中的具体项目类型，绘制出相应的定位轴线以及基础构建，明确它们的具体位置以及尺寸、编号等，从而保证在施工过程中可以做好细节上的问题。其次，设计师还应该对一些重点工程进行详细的分解，尤其是在施工技术以及材料的选择上，确定它的合理性，保证计算过程中的准确性，包括基坑深度、承载力以及横截面的参数等方面[4]。另外，设计师要对结构图纸中的一些预埋件和设备进行相应的标注，提供编号和详细图纸，如果在施工过程中存在一定的问题，也要及时对设计图纸进行完善和更改，保证它的灵活性。

3.5  优化工程结构设计布局

结构设计要考虑建筑的使用，科学的布局和合理的设计提高工程的整体性能。具体可以从以下三个方面入手：（1）选择合适的结构形式。根据建筑层数、抗震设防类别、设防烈度，选择合适的结构形式，布置水平和竖向承重构件;（2）优化平面布置。建筑结构平面宜简单、规则，减少结构的扭转，不超限，剪力墙尽量对齐;（3）优化竖向布置。竖向传力路径应明确，竖向宜布置规则，尽量避免转换层高位转换。

3.6  加强工作人员的管理

对于结构设计过程中的工作人员来说，也要进行相应的优化措施。首先，应该保证工作人员在设计过程中真正的走入到工程中，而不是纸上谈兵，在设计过程中，应该加强他们与其他部门之间的有效联系，避免出现“信息孤岛”等问题，做好各方面的协调，才能保证基础工作的完善。其次，还要设置相应的考核制度提高他们的工作水平，对一段时间内的工作内容进行评定，建立奖惩措施，起到一定的警示作用，这样才能保证在工作过程中对细节上的把握，避免粗心大意引发的问题，提高他们的工作能力。

4  结束语

总之，建筑结构的优化设计能够保证建筑的质量，不仅可以满足建筑使用者的要求，还能提高建筑的效益。将技术的优化落实到具体操作中，最终促进建筑行业的发展。

参考文献：

[1] 万幸，何顺.优化建筑结构设计提高建筑安全性的思考[J].科技与创新，2019（10）：94～95.

[2] 舒红蓉.建筑结构设计优化对工程造价的影响[J].工程技术研究，2019（4）：190～191.

[3] 尹时博.高层民用建筑剪力墙结构设计特点及其优化策略分析[J].住宅与房地产，2019（6）：101.

[4] 容立荣.住宅高层建筑结构抗震的优化设计[J].建筑技术开发，2019（4）：11～12.

作者简介：

陈真（1986—）男，本科，山东省泰安市，初级助理，研究方向：建筑工程设计施工与管理。